CN114500592A - 一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统，包括物联网设备智能化管理系统、设备数据全生命周期管理系统和设备供应链管理系统；所述的物联网设备智能化管理系统由物联网设备和管理平台组成；所述设备数据全生命周期管理系统通过区块链技术实现物联网设备全生命周期数据的存储和管理，物联网设备全生命周期的参与者均作为节点加入到区块链网络中；设备数据全生命周期管理系统由数据层、共识层、激励层、网络层、合约层和应用层组成；所述设备供应链管理系统包括系统管理、跟踪追溯、流程管理和信誉管理；本发明系统利用区块链技术，赋予大规模物联网设备数据管理新的生机，为发展现代智能化管理提供了条件。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统。
背景技术
如今，随着时代和科技的快速发展，物联网技术被应用在我们生活的方方面面。然而，物联网在广泛应用的同时，也面临着诸多挑战。其中最突出的问题是物联网中数据的安全问题。现有的物联网设备全生命周期数据存储及管理方案中，数据的存储和处理通常使用云计算实现，然而，物联网产生的海量数据会极大地消耗云存储空间，而且敏感数据也非常容易从中心化的云端被泄露或者篡改。
区块链技术整合了密码学、点对点网络、共识机制、智能合约等技术元素，形成了一种新的数据记录、传递、存储与呈现的方式，在技术层面上构建了无需信任、多方协作的去中心化基础设施。在物联网中融合区块链技术，可以很好地解决物联网中数据的隐私性和安全性问题。因此，利用区块链实现大规模物联网设备全生命周期数据的存储及管理逐渐成为研究热点。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，将区块链特有的技术特点与大规模物联网设备全生命周期数据存储和管理相结合，提供一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统，利用区块链不可篡改、去中心化、透明公开、容易追溯等显著优势，实现对大规模物联网中数据的存储及管理，保证数据的隐私性和安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统，包括物联网设备智能化管理系统、设备数据全生命周期管理系统和设备供应链管理系统；
所述的物联网设备智能化管理系统由物联网设备和管理平台组成；
物联网设备包括控制模块和通信模块A；控制模块用于实现控制物联网设备的启动、停止和报警，同时对设备使用者进行身份识别，并监控设备状态；通信模块A用于将物联网设备相关数据传输到管理平台；
管理平台由存储模块、处理模块和通信模块B组成；存储模块使用区块链技术实现物联网设备数据的存储；处理模块依据存储模块所存储的物联网设备数据，对物联网设备数据进行实时监控，同时对物联网设备数据进行统计和分析，实现对物联网设备的管理；通信模块B实现管理平台的数据发送与接收，支撑管理平台实现物联网设备数据的统计与分析；
所述设备数据全生命周期管理系统通过区块链技术实现物联网设备全生命周期数据的存储和管理，物联网设备全生命周期的参与者均作为节点加入到区块链网络中；设备数据全生命周期管理系统由数据层、共识层、激励层、网络层、合约层和应用层组成；
数据层的数据包括物联网设备全生命周期“研发设计–制造-安装-运行-维护”环节中产生的各项数据；网络层用于实现区块链网络中节点与节点之间的信息交流，包括P2P组网机制、数据传播和验证机制；共识层采用PoS共识机制，共识层实现对参与主体的审核；激励层运用积分激励机制，对于积极参与物联网设备制造、安装、维护环节的节点，根据任务的不同分别奖励不同的积分；合约层内的智能合约包括身份认证、设备信息、异常预警、设备交易、质量监管、信息保护；应用层为物联网设备运营维护平台APP和Web，授权的管理人员仅需要与应用层交互；
所述设备供应链管理系统包括系统管理、跟踪追溯、流程管理和信誉管理；
系统管理模块实现管理员的身份认证、成员的自助注册、管理员对成员的权限管理、管理员对成员的信息修改、管理员删除成员和在平台发布公示信息的功能；跟踪追溯模块实现信息录入、信息查询功能；流程管理模块实现订货管理和收发货管理；订货管理包括发布阶段、查询阶段、接单阶段、确认阶段四个环节；信誉管理模块根据多级供应商历史合作情况、交易记录、金融机构与供应商历史授信情况的信息对供应商信用评级。
进一步的，物联网设备全生命周期的参与者包括物联网设备的制造方、运输方、出售方、使用方及维护方。
进一步的，在系统管理模块中，管理员登录系统后，能够对企业在供应链进行角色和权限分配，为企业在平台中完成认证；管理员能够执行对成员的删除；管理员还能够在物联网设备数据存储及管理系统上发布公示信息，供消费者群众监督。
进一步的，跟踪追溯模块中信息录入包括：原材料供应环节信息登记、加工环节信息登记、检验环节信息登记、运输环节信息登记、销售环节信息登记；每个环节都有对应的参数指标，并且录入信息在上链之前加以登记者的签名。
进一步的，收发货管理完成的是供应链上的企业在收到上游发来的货物或者将货物发给下游时需要执行的登记动作，包含收货登记和发货登记两类；在执行登记动作时设备数据全生命周期管理系统中的合约层会自动记录当前的时间，与订单中对应的时间进行比较，来判断供应商是否正常履约。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.本发明系统利用区块链不可篡改的特性，将区块链技术应用于大规模物联网设备数据的全生命周期管理中，使得数据无法被篡改，从而保证存储数据的真实性和可靠性，进而为物联网设备的管理提供了可信的全生命周期信息，为基于数据的物联网设备的管理和决策提供了安全可靠的支持。
2.本发明系统结合区块链技术的去中心化特性，可以有效的预防因中心化的管理设备被攻击而产生的问题，保证了设备信息的可靠性，保证了系统整体的安全性和健全性，提高了系统的抗攻击能力。
3.本发明系统结合区块链技术拥有的数据追溯功能，可以查询到设备的安装、维修、保养信息，并且支持防伪溯源，一方面保证了设备的质量，另一方面还可以提供设备的全周期的信息，使得每个数据都能追溯到其产生的源头，保证数据的真实性和可追责性。
4.本发明记录了大规模物联网设备的全生命周期信息，实现了物联网设备的智能化管理，相比人工管理降低了管理的时长和成本，提高了物联网设备管理的整体效率。同时利用区块链技术也能很好的保证整个系统的可靠性，进一步的保证了大规模物联网设备数据存储和管理的高安全性。
附图说明
图1为物联网设备智能化管理系统架构图。
图2为设备数据全生命周期管理系统模型示意图。
图3为设备供应链管理系统内各模块组织关系图。
图4为基于区块链的信用评估系统的大体运作模式。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供名一种基于区块链的大规模物联网设备全生命周期数据存储及管理系统，包括物联网设备智能化管理系统、设备数据全生命周期管理系统和设备供应链管理系统三部分。
所述的物联网设备智能化管理系统主要分为两大部分：物联网设备和管理平台，见图1。
物联网设备部分主要包含控制模块、通信模块A两个模块。控制模块主要实现控制物联网设备的启动、停止、报警等功能，同时对设备使用者进行身份识别，并监控设备运行和设备实时状态。通信模块A主要借助电力线通信和5G等技术，将物联网设备相关数据传输到管理平台。
管理平台主要由存储模块、处理模块和通信模块B构成。存储模块主要存储物联网设备部分的相关数据，从而为处理模块提供数据支持。为了保证数据的安全性和可信度，本发明使用区块链技术实现物联网设备数据的存储，保证了数据的不可篡改，同时，区块链链式的存储方式为采集到的数据提供了可溯源性，使得每个数据都能追溯到其产生的源头，保证数据的真实性和可追责性。处理模块依据存储模块所存储的数据，对物联网设备数据进行实时监控，同时对设备数据进行统计和分析，实现对物联网设备智能化管理。通信模块B为管理平台使用的区块链提供底层的通信保障，实现管理平台的数据发送与接收功能，支撑管理平台实现物联网设备数据的统计与分析。管理平台的通信模块B主要支持电力线通信、以太网以及5G等技术。
设备数据全生命周期管理系统如下：
设备数据全生命周期管理系统主要借助区块链技术实现物联网设备全生命周期数据的存储和管理，物联网设备的制造方、运输方、出售方、使用方及维护方等设备全生命周期的参与者均作为节点加入到区块链网络中。物联网设备数据全生命周期管理系统主要由数据层、共识层、激励层、网络层、合约层和应用层组成，其具体模型如图2所示。
数据层：数据层的数据包括物联网设备全生命周期“研发设计–制造-安装-运行-维护”等环节中产生的各项数据，这些数据是核心数据来源，为其保证安全性，系统利用区块链技术对这些数据进行存储，考虑到大量数据均存储在区块链上会造成内存的过度占用,特别是在广播区块进行同步时，信息会在各个节点中进行同步，这在一定程度上会导致资源浪费和负担过重等问题,因此设备数据全生命周期管理系统采取链上索引表信息与链下数据库相结合的方式进行存储，区块链上仅存储区块的区块头信息和索引表信息，物联网设备的相关数据存储在链下数据库中。这种方式一方面能有效节约区块链上的大量空间，另一方面还能提高信息共享的效率。
网络层：网络层的功能是实现区块链网络中节点与节点之间的信息交流，主要包括P2P组网机制、数据传播和验证机制。正是由于区块的P2P特性，数据传输是分散在各个节点之间进行的，部分节点或网络遭到破坏对其他部分影响很小。区块链数据存储在各个节点中，所有节点共同维护整个区块链网络。
共识层：设备数据全生命周期管理系统在共识层采用PoS共识机制。PoS共识机制的记账权由拥有资源的数量和资源占有的天数决定，拥有资源越多的节点将有更大的概率获取到区块链的记账权，这种机制满足了物联网设备全生命周期管理中，具有更多权益的监管部门及机构具有更高的权限，能够实现对参与主体进行审核的需求。
激励层：设备数据全生命周期管理系统运用积分激励机制，对于积极参与物联网设备制造、安装、维护等环节的节点，根据任务的不同分别奖励不同的积分。在物联网设备生命周期管理的环节中出现错误，造成异常的节点，扣除一定的积分。积分高的节点在参与新设施的制造、安装和维护中会享有更高的优先权，以此来激励网络中的各个节点参与物联网设备的制造、安装和维护等环节。
合约层：智能合约是一种去中心化、可自行校验、自动执行核心内容的有约束力的数字化协平台，该系统内合约层内设计的智能合约主要有身份认证、设备信息、异常预警、设备交易、质量监管、信息保护等，上传的信息和使用的功能等满足合约预先设定的条件，触发合约后，系统将调用合约实现执行相应的代码，不会因为外界原因而更改。
应用层：应用层为物联网设备运营维护平台APP和Web，授权的管理人员仅需要与应用层交互，提供用户友好的界面设计和安全高效的功能，提升用户体验。
设备供应链管理系统可分为四个模块：系统管理、跟踪追溯、流程管理、信誉管理，如图3所示。
系统管理模块能实现管理员的身份认证、成员的自助注册、管理员对成员的权限管理、管理员对成员的信息修改、管理员删除成员和在平台发布公示信息的功能。在系统管理模块中，管理员登录系统后，可以对企业在供应链进行角色和权限分配，为企业在平台中完成认证。使企业能在供应链中正确扮演需要的角色，执行相应的功能。同时，管理员还可以执行对成员的删除，当一个企业要退出某条供应链时，管理员通过用户管理模块可以将其删除，撤销其相应的权限和身份标识。管理员对企业用户的管理，关系到整个平台的正常稳定运行，因此具有重要意义。最后，管理员还可以在系统上发布公示信息，供消费者群众监督。
跟踪追溯模块提供了信息录入、信息查询功能。信息录入中依环节又具体包括：原材料供应环节信息登记、加工环节信息登记、检验环节信息登记、运输环节信息登记、销售环节信息登记。每个环节有自己的关键参数指标，并且数据在上链之前需要加以登记者的签名，从而可以被验证数据的真实性。信息查询即信息追溯是为了建立一个对供应链信息逐环节记录的效果。方便成员以及消费者、监管机构的查询和把控，以及追责监管的实施。在数据采集方面，将物联网设备接入区块链网络，通过内载PKI认证模块进行身份验证和数据加密，经可信网络节点网关身份认证，最后根据业务规则自动触发智能合约后存储上链。
流程管理模块提供的服务有：订货管理、收发货管理等。订货包括发布阶段、查询阶段、接单阶段、确认阶段四个环节。以及发布者还可以删除发布的订货需求。收发货管理完成的是供应链上的企业在收到上游发来的货物或者将货物发给下游时需要执行的登记动作，包含收货登记和发货登记两类。在执行登记动作时智能合约会自动记录当前的时间，与订单中对应的时间进行比较，来判断供应商是否正常履约。
信誉管理模块主要根据多级供应商历史合作情况、交易记录、金融机构与供应商历史授信情况等信息对供应商信用评级。交易双方首先通过应用程序接口进行交易，然后通过调用智能合约对交易对象进行主观评价(该交易和评价结果上传区块链)，最后通过经过训练的LSTM模型对上述评价进行分析和处理，并将结果反馈给监管机构，以便采取相应措施。设备供应链管理系统通过设置交易金额权重，把商家的信用评分与有效交易金额的权重乘积作为该商户的最终信用值。通过规则的设置使得交易额越高，评价就会越客观。企业可以对自己及其他企业的信誉度进行查询。基于区块链的信用评估系统的大体运作模式如图4所示。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统，其特征在于，包括物联网设备智能化管理系统、设备数据全生命周期管理系统和设备供应链管理系统；
所述的物联网设备智能化管理系统由物联网设备和管理平台组成；
物联网设备包括控制模块和通信模块A；控制模块用于实现控制物联网设备的启动、停止和报警，同时对设备使用者进行身份识别，并监控设备状态；通信模块A用于将物联网设备相关数据传输到管理平台；
管理平台由存储模块、处理模块和通信模块B组成；存储模块使用区块链技术实现物联网设备数据的存储；处理模块依据存储模块所存储的物联网设备数据，对物联网设备数据进行实时监控，同时对物联网设备数据进行统计和分析，实现对物联网设备的管理；通信模块B实现管理平台的数据发送与接收，支撑管理平台实现物联网设备数据的统计与分析；
所述设备数据全生命周期管理系统通过区块链技术实现物联网设备全生命周期数据的存储和管理，物联网设备全生命周期的参与者均作为节点加入到区块链网络中；设备数据全生命周期管理系统由数据层、共识层、激励层、网络层、合约层和应用层组成；
数据层的数据包括物联网设备全生命周期“研发设计–制造-安装-运行-维护”环节中产生的各项数据；网络层用于实现区块链网络中节点与节点之间的信息交流，包括P2P组网机制、数据传播和验证机制；共识层采用PoS共识机制，共识层实现对参与主体的审核；激励层运用积分激励机制，对于积极参与物联网设备制造、安装、维护环节的节点，根据任务的不同分别奖励不同的积分；合约层内的智能合约包括身份认证、设备信息、异常预警、设备交易、质量监管、信息保护；应用层为物联网设备运营维护平台APP和Web，授权的管理人员仅需要与应用层交互；
所述设备供应链管理系统包括系统管理、跟踪追溯、流程管理和信誉管理；
系统管理模块实现管理员的身份认证、成员的自助注册、管理员对成员的权限管理、管理员对成员的信息修改、管理员删除成员和在平台发布公示信息的功能；跟踪追溯模块实现信息录入、信息查询功能；流程管理模块实现订货管理和收发货管理；订货管理包括发布阶段、查询阶段、接单阶段、确认阶段四个环节；信誉管理模块根据多级供应商历史合作情况、交易记录、金融机构与供应商历史授信情况的信息对供应商信用评级。
2.根据权利要求1所述一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统，其特征在于，物联网设备全生命周期的参与者包括物联网设备的制造方、运输方、出售方、使用方及维护方。
3.根据权利要求1所述一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统，其特征在于，在系统管理模块中，管理员登录系统后，能够对企业在供应链进行角色和权限分配，为企业在平台中完成认证；管理员能够执行对成员的删除；管理员还能够在物联网设备数据存储及管理系统上发布公示信息，供消费者群众监督。
4.根据权利要求1所述一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统，其特征在于，跟踪追溯模块中信息录入包括：原材料供应环节信息登记、加工环节信息登记、检验环节信息登记、运输环节信息登记、销售环节信息登记；每个环节都有对应的参数指标，并且录入信息在上链之前加以登记者的签名。
5.根据权利要求1所述一种基于区块链的物联网设备数据存储及管理系统，其特征在于，收发货管理完成的是供应链上的企业在收到上游发来的货物或者将货物发给下游时需要执行的登记动作，包含收货登记和发货登记两类；在执行登记动作时设备数据全生命周期管理系统中的合约层会自动记录当前的时间，与订单中对应的时间进行比较，来判断供应商是否正常履约。
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|---|---|---|---|---|
| CN115936732A (zh) * | 2023-01-06 | 2023-04-07 | 北京志行正科技有限公司 | 基于区块链的板件管理方法、装置、设备及介质 |
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